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Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) Image of the Sun Obtained on September 14, 1999 Jensen (2006) Qual a nossa principal fonte de energia?

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1 Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) Image of the Sun Obtained on September 14, 1999 Jensen (2006) Qual a nossa principal fonte de energia?

2 Como a energia é transferida? Jensen (2000) Condução Convecção Ondas eletromagnéticas

3 O que é a radiação eletromagnética? A Radiação electromagnética (REM) é uma combinação de um campo elétrico e de um campo magnético que se propagam através do espaço transportando energia.

4 Onda eletromagnética

5 C = λ f λ = comprimento de onda (m, mm, µm) f = freqüência (em ciclos por segundo ou Hertz) c = velocidade da luz (em m/s) Comprimento da onda: distância entre dois picos de ondas sucessivas Freqüência da onda: número de vezes que a onda se repete por unidade de tempo Velocidade da Luz: km/s

6 Relação entre o comprimento e a freqüência das ondas eletromagnéticas A velocidade (C) da luz é constante. O comprimento (λ) e a freqüência (f) das ondas é inversamente proporcional: Quanto maior o comprimento menor a freqüência Quanto maior a freqüência, menor o comprimento

7 Comprimento e Freqüência das ondas Jensen (2000)

8 Spectrum A palavra espectro (do latim "spectrum", que significa fantasma ou aparição) foi usada por Isaac Newton, no século XVII, para descrever a faixa de cores que apareceu quando numa experiência a luz do Sol atravessou um prisma de vidro em sua trajetória. Atualmente chama-se espectro eletromagnético à faixa de freqüências e respectivos comprimentos de ondas que caracterizam os diversos tipos de ondas eletromagnéticas. ticas/ondas_eletromagneticas.html

9 Prisma

10 Florenzano (2002)

11 Relação entre o comprimento e a freqüência das ondas no espectro eletromagnético m.br/fisicanet/curs os/ondas_eletrom agneticas/ondas_e letromagneticas.h tml

12 espectro óptico refletido emissivo visívelIRM IRP IRT 0,30,380,781,33,07,015,0 Comprimento de onda ( m)

13 Energia Eletromagnética

14 Luchiari, Kawakubo e Morato (2005)

15 Interação da energia eletromagnética com a atmosfera e com a superfície terrestre Energia incidente Energia absorvida Energia transmitida Energia refletida

16 Balanço de energia no sistema solo- atmosfera (Ciência Hoje)

17 Reflectância É a proporção entre o fluxo de radiação eletromagnética incidente numa superfície e o fluxo que é refletido. Formalmente é descrito como: R = Fr / Ft onde: R: reflectância Fr: Fluxo de radiação eletromagnética refletido Ft: Fluxo de radiação eletromagnética incidente.

18 ReflectanceReflectance Jensen 2005

19 Espalhamento Embora a radiação solar incida em linha reta, os gases e aerossóis podem causar seu espalhamento, dispersando-a em todas as direções - para cima, para baixo e para os lados. A insolação difusa é constituída de radiação solar que é espalhada ou refletida de volta para a Terra. Esta insolação difusa é responsável pela claridade do céu durante o dia e pela iluminação de áreas que não recebem iluminação direta do sol.

20 Tipos de espalhamento Espalhamento Rayleigh Espalhamento MIE Espalhamento Não-Seletivo

21 Espalhamento Rayleigh ou Molecular O espalhamento Rayleigh ocorre quando as partículas presentes na atmosfera são muito menores que comprimentos de onda da radiação. Moléculas de nitrogênio ou oxigênio e pequenas partículas de poeira poder causar o espalhamento Rayleigh. Este tipo de espalhamento afeta principalmente os pequenos comprimentos de onda e ocorrem predominantemente no topo da atmosfera.

22 Por que o céu é azul? O fato do céu parecer azuldurante o dia é devido a este fenômeno. Como a luz do sol passa pela atmosfera, os pequenos comprimento de onda (isto é o azul) do espectro visível são espalhados mais que os comprimentos de onda maiores da porção visível do espectro eletromagnético. No nascente e poente do sol a luz viaja um caminho maior pela atmosfera comparada com o meio dia e o espalhamento dos pequenos comprimentos de onda é mais completo.

23 Espalhamento MIE O espalhamento Mie ocorre quando as partículas presentes na atmosfera são do exato tamanho do comprimento de onda da radiação. Poeira, fumaça e vapor dágua são as causas comuns do espalhamento Mie que tende afetar os longos comprimentos de onda. O espalhamento Mie ocorre nas porções mais baixas da atmosfera onde as grandes partículas são abundantes.

24 Espalhamento Não- Seletivo O espalhamento não-seletivo ocorre quando as partículas presentes na atmosfera são muito maiores que o comprimento de onda da radiação. Gotas d´água e grandes partículas de poeira podem causar este tipo de espalhamento. O espalhamento não-seletivo possui este nome pelo fato de todos os comprimentos de ondas serem igualmente espalhados. Este tipo de espalhamento é causado por nevoeiro e nuvens, e causa o aparecimento da cor branca pois as luzes verde, vermelho e azul são espalhadas em quantidades aproximadamente iguais.

25 Absorção O espalhamento e a reflexão simplesmente mudam a direção da radiação. Contudo, através da absorção, a radiação é convertida em calor. Quando uma molécula de gás absorve radiação esta energia é transformada em movimento molecular interno, detectável como aumento de temperatura.

26 Absorção da energia eletromagnética incidente do Sol na região 0.1 a 30 µm por vários gases atmosféricos (Jensen, 2000)

27 Transmissão O grau de transmissão, ou transmissividade, representa a capacidade das ondas eletromagnéticas em penetrarem a atmosfera.

28 Transmitância Atmosférica

29 Janelas Atmosféricas São regiões do espectro eletromagnético onde a atmosfera é transmissiva a energia eletromagnética.

30 Como projetar um sensor? A faixa espectral de operação dos sensores a bordo dos satélites é planejada para trabalhar nos comprimentos de onda onde haja menor absorção atmosférica, ou seja, que permitam a passagem da energia refletida pelo alvo de volta até o sensor. Esses comprimentos de onda são denominados de janelas atmosféricas.


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